重氮化反应

O HNO2 + NH2 C NH2

CO2
+ N2
+ H2O
(4)反应时要不断搅拌。
重氮盐的性质




N2Cl 重氮盐的稳定性与苯环上的取代基有关： N2Cl 当邻、对位有吸电子基时，稳定性提高。如： 可在40－60℃下稳定存在。 NO2 SO 3H 当芳环上有供电子基时，稳定性降低。 重氮盐的稳定性还与酸根有关，一般重氮硫酸盐比盐酸盐稳定。 重氮盐的反应活性较高，是一个重要的有机合成中间体，能用 于很多有机化合物的合成。但是，重氮盐的稳定性较差，不能 长期放置，一般现用现制，生成的重氮盐不需分离，可直接用 于下一步的有机合成。
NH2
NaNO2 + HBr Cl
上述反应溴代时要用HBr和Cu2Br2，不能用HCl和Cu2Cl2代替。 上述反应如果用铜粉代替Cu2X2 ，加热重氮盐也可生成卤代烃， 但产率较低，该反应称为伽特曼(Gattermann)反应。
N2Br Cu Br CH3 CH3
被碘原子取代

由于I－原子的亲核活性较高，重氮基比较容易被碘原子取代， 而无需催化剂。只要把重氮盐与KI水溶液一起加热，重氮基即 可被碘原子取代，这是把碘原子引入芳环的好方法。
OH(NH2) OH(NH2) OH(NH2) CH3 PH=5-7 HO3S NH2 OH PH=8-10 SO 3H
染料中间体：H－酸
30－40度 N N
NH2

但是重氮盐与间甲苯胺、间苯二胺、萘胺偶合时，由于甲基、 氨基都是供电子基，使苯环电子云密度较高，故反应主要发生 在芳环上；对于萘胺来说，由于－位活性本来较高，故主要 发生在萘环的－位上，而不是氨基上。
NH2 CH3
NH2 NH2
NH2
NH2
偶合反应的条件


重氮盐与酚或芳胺发生偶合的条件也不相同。 一般与酚偶合要在弱碱性溶液(PH＝9－10)中最好。因为在弱 碱性中酚转化为苯氧负离子(C6H5O－)，使芳环进一步活化， 亲电取代反应更容易。但碱性不能太强，当PH＞10时，重氮 盐会转变成重氮碱，进而发生一系列的副反应(见P397中间)。
第十六章 重氮与偶氮化合物

重氮和偶氮化合物分子内都含有偶氮基官能团－N＝N－，如 果该官能团两端均与烃基相连，则称为偶氮化合物。
N N 偶氮苯 HO3S N N
CH3 N N CH3 H3C 偶氮甲烷 N(CH3)2
N N
OH
4－甲基－4'－羟基偶氮苯 HO
(CH3)2C
NH NH
OH
4-(N,N-二甲氨基)偶氮苯-4'-磺酸



N2
被羟基取代

苯基正离子很活泼，很容易与亲核试剂发生反应。
H2O Cl OH2 Cl H OH

因此，重氮盐法制酚一般用其硫酸盐，而不用其氢卤酸盐。 重氮盐法制酚，常用来制备一些用常规方法不易制得的酚。如：
SO 3Na ONa ONa N2HSO4 Br H2O H2SO 4 OH NaOH(S) 300度 Br NaNO2 + H2SO 4 Br H OH OH Br
N2Cl +
N(CH3)2 CH3COONa+H2O N N N(CH3)2 (PH=5－7) 0℃ 对(N,N－二甲氨基)偶氮苯(黄色)

上述偶合反应中，重氮盐叫重氮组分，而酚和芳胺叫偶合(联) 组分。
偶合反应


偶合反应是亲电取代历程，但由于重氮盐正离子(ArN2)是一个 很弱的亲电试剂，只能与带有较强供电子基团的酚、胺类化合 物发生偶合反应，与其它化合物不发生偶合反应。 由于定位规律和空间效应，重氮组分一般进入－OH或－NR2的 对位，如果对位已被其它基团占据，则在邻位发生偶合。
16.1 重氮化反应

在低温和强酸水溶液中，芳伯胺与亚硝酸作用生成重氮盐的反 应称做重氮化反应。 < 5℃ NH2 + NaNO2 + HCl N N Cl + NaCl + H2O PH<3
N2HSO 4 如果用H2SO4代替HCl，则生成重氮苯硫酸盐。 在进行重氮化反应时，应注意以下几点： (1)反应温度要控制在0～ 5 ℃之间，过高会分解。 (2)加酸要过量。酸有三个作用：一是与NaNO2作用生成 HNO2，二是与产物作用成盐，三使反应体系保持强酸性。因 为重氮盐在强酸中才能稳定存在。酸度小时，会与未反应的苯 胺发生偶合反应。
16.2 重氮盐的反应



重氮盐的化学性质非常活泼，能发生许多有机化学反应，广泛 应用于有机合成中，总体上可把重氮盐的反应分为两大类： 1、放氮反应－－重氮基被取代，同时放出氮气的反应。 2、保留氮反应－－还原反应和偶合反应，反应结束后， 重氮基仍保留在分子中。


一、放氮反应
放氮反应就是重氮盐中的重氮基－N2X被－OH、－H、－X、 －CN等原子或原子团取代，同时放出氮气的反应。因此，又叫 取代反应。
N2Cl HBF4 N2BF4 CH3 F CH3 + BF3 + N2 CH3


氟化芳烃也不能用亲电取代的方法制得，所以希曼反应也是在 芳环引入氟原子的常用方法。 重氮盐的卤代反应在有机合成中，也是常用来合成一些用一般 方法不易制得的卤代芳烃。
4、被氰基取代

重氮基被氰基取代的反应与卤素取代相似，也有桑德迈尔反应 和伽特曼反应，不过用的是KCN代替相应的HX。
3、被卤原子取代

重氮盐在Cu2X2催化下与相应的HX共热，重氮基可卤原子取代， 这个反应称为桑德迈尔(Sandmeyer)反应。
NH2 NaNO2 + HCl CH3 Cu2Cl2 + HCl CH3 60度 N2Br Cu2Br2 + HBr Cl 100度 N2Cl Cl CH3 Br Cl
O2N

NH2 NaNO2 + H2SO4 O2N
N2HSO4
KI
O2N
I
前面已学过，由于I2的反应活性不高，不能用亲电取代反应在 芳环上引入碘原子，只有两种特殊的情况才可以：
OCH3 OH ICl OCH3 OH
H2N
I2
I H2N
I I
被氟原子取代

芳香氟化物也可由重氮盐法制得。但必须首先将一般的重氮盐 转化为氟硼酸重氮盐，该重氮盐为一沉淀，分离干燥后，小心 加热，即可分解为芳香氟化物。该反应称为希曼(Schiemann) 反应。
脱氨基反应的应用

例1
混酸 NO2 Fe + HCl NH2 Br2 H2O NH2 Br Br
Br Br O2 N2HSO4 Br Br CH 3
Br

例2
CH3 混酸 CH3 Fe + HCl NO2
Br NaNO2 Br H2SO 4
Br CH3 (CH3CO)2O NH2 CH3 (1) Br2 (2) OH NHCOCH3 CH3 (1) HNO2 (2) H3P O2 Br NH2

脂肪重氮盐不稳定，一生成就立即分解，生成一个碳正离子， 碳正离子就会发生类似醇一样的重排反应。
CH3 C CH3 CH3
(1) 类片呐醇重排 CH3 CH3 CH3 CH3 HNO2 重排 CH3 C C CH3 CH3 C C CH3 OH NH2 OH
(2) 变环重排 O CH3NO2 HO NaOH 变环重排 CH2NO2 HO H2 Ni OH H O CH2NH2
NH2
2、被氢原子取代
重氮盐与还原剂次磷酸(H3PO2)、或甲醛碱溶液(HCHO-NaOH) 作用，重氮基可被氢原子取代。 ArN2HSO4 + H3PO2 + H2O ArH + N 2 + H3PO 3 + H2SO 4

ArH + N ArN2Cl + HCHO + 2 NaOH 2 + HCOONa + NaCl + H 2O 醇也能将重氮基还原成氢原子，但常伴随有付产物醚的生成。

重氮化反应


(3)加NaNO2要适量。少了，影响产率；多了，会促进重氮盐 的分解；另外影响反应终点的检测；甚至会影响到下一步的反 应。所以一般NaNO2是等摩尔量加入。 反应终点是用KI－淀粉试纸检验，如果未到终点， HNO2会将 I- 氧化成I2而使淀粉显蓝色；反应到终点，微量的HNO2会使 KI－淀粉试纸显蓝紫色。反应结束后，残余的或过量的HNO2 可加入尿素来除去。
重氮盐与芳胺的偶合反应是在弱酸或中性溶液(PH=5－7)中进 行，但酸性不能太强，因为在强酸中,－NH2会变成－NH3＋， 由供电子基变成了吸电子基，就不利于偶合反应的进行。

偶合反应



当重氮盐与萘酚或萘胺偶合时，也遵循萘的定位规律。 即当－OH或－NH2处于－位时，偶合反应发生在同环－位 上，即4－位上；如果4－位已被占据，则发生在同环的－位 上，即2－位上。 如果－OH或－NH2处于－位上，则偶合反应发生在同环邻位 的－位上，即1－位上。如果1－位被占据，则不发生偶合反 应。
NO2 NH2 NaNO2 HCl NO2 N2Cl CuCN + KCN 或 Cu + KCN NO2 CN H3O NO2 COOH
NO2
Br NaNO2 HCl
NO2
Br CuCN + KCN 或 Cu + KCN
NO2
NO2 Br H3O Br COOH
NH2
N2Cl
CN
5、重氮盐的分解与重排
(CH3)2C N N C(CH3)2 CN CN 偶氮二异丁腈 2
4,4'－二羟基氢化偶氮苯
CN 自由基引发剂，发泡剂 + N2
重氮化合物的命名

如果重氮基只一端与烃基相连，则称为重氮化合物。如：
N
N Cl
N
N
N
N
氯化重氮苯(重氮苯盐酸盐) CH2N2 CH2 N N CH2 N N
重氮甲烷
N N NH 苯重氮氨基苯
CH3 C O
HO
HNO2
CH2
二、保留氮反应


保留氮反应就是发生反应后，重氮基中的氮原子仍然保留在产 物中。这里主要指的是还原反应和偶合反应。 1、还原反应 重氮基可被较弱的还原剂(SnCl2+HCl、Na2SO3、NaHSO3等) 还原生成苯肼。 SnCl2+HCl NHNH2 HCl NaOH NHNH2 N2Cl 苯肼是一种常用的羰基试剂，也是合成药物、染料的重要原料。 如果用较强的还原剂(Zn+HCl)，则被还原成苯胺。
OH(NR2) N2Cl + CH3 N N CH3 OH(NR2)

但如果重氮盐与芳伯胺或芳仲胺反应时，由于N上有活泼的氢 原子，所以反应首先发生在N上，生成苯重氮氨基苯。
N2Cl + H2N
N N NH
偶合反应

如果将苯重氮氨基苯和盐酸或盐酸苯胺共热，则重排成对氨基 偶氮苯。 C6H5NH2 HCl N N NH
1、被羟基取代

将重氮盐在酸性水溶液加热，即会发生水解，放出氮气，同 时生成酚。 H2SO4 N2HSO4 + H2O OH + N2 + H2SO4
用该方法制酚一般是用重氮盐的硫酸盐，并且要在较浓的硫 酸溶液(40-50%)中进行。因为这样才能避免生成的酚与未 反应的重氮盐发生偶合反应。 如果用重氮苯的盐酸盐加热水解，除了得到酚外，常伴有付 产物氯苯的生成。 这是因为重氮盐的取代反应主要按SN1历程进行。
ArN2HSO4 + C2H5OH

ArH + N 2 + CH3CHO + H 2SO 4 ArOC2H5 + N2 + H2SO 4
将重氮化反应与重氮基被氢原子取代的反应结合，在有机合成中 可作为去掉氨基的方法，因此，该反应又称为脱氨基反应。利用 氨基的性质和脱氨基反应，在有机合成中，常用来制备一些用其 它方法不易制得的化合物。

N2Cl
Zn+HCl
NH2 + NH 4Cl
2、偶合反应(Coupling Reaction)

偶合反应是指：重氮盐与酚或芳胺在一定条件下作用，生成具 有颜色的偶氮化合物。这个反应又称偶联反应。 NaOH+H2O (PH=9－10) N2Cl + N N OH OH 0℃ 对羟基偶氮苯(桔红色)